DE102004056505A1 - Device for temperature compensation in microwave-filter or microwave-oscillator, generates further magnetic field for superposing on first magnetic field - Google Patents

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Abstract

A device for temperature compensation for microwave-band-pass-filter or microwave-oscillator having several ferrimagnetic elements exposed to a first magnetic field (Bo). At least through an additional auxiliary coil (5), a further magnetic field (Bt) can be generated and is superposed on a first magnetic field (Bo).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation in einem Mikrowellen-Filter oder Mikrowellen-Oszillator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for temperature compensation in a microwave filter or microwave oscillator according to the preamble of Claim 1.

Mikrowellen-Bandpaßfilter und Mikrowellen-Oszillatoren verfügen über zumindest ein ferrimagnetisches Element, welches vorzugsweise kugelförmig ausgebildet und beispielsweise aus einem Yttrium-Eisen-Granat (Yttrium-Iron-Garnet oder YIG) oder einem anderen ferrimagnetischen Material hergestellt ist. Die Resonatorwirkung wird mittels Kopplungsleitungen vermittelt.Microwave band-pass filter and microwave oscillators have at least one ferrimagnetic Element, which is preferably spherical and, for example from yttrium iron garnet (Yttrium Iron Garnet or YIG) or another ferrimagnetic material is made. The resonator effect is switched by means of coupling lines.

Ein YIG-Bandpaßfilter ist beispielsweise aus der Druckschrift US 5,294,899 bekannt. Der durchstimmbare YIG-Bandpaßfilter weist dabei einen festen Magnetpol, einen von diesem beabstandeten drehbaren Magnetpol, einen Elektromagneten zur Veränderung des Magnetfeldes zwischen den Polen und mehrere Resonatoren (in diesem Fall YIG-Elemente) auf, die untereinander gekoppelt und in dem Magnetfeld zwischen den Polen angeordnet sind. Die Anzahl der ferrimagnetischen Resonatoren beträgt drei oder mehr mit je einem Eingangs- und Ausgangsresonator und zumindest einem dazwischenliegenden Resonator. Der drehbare Magnetpol wird so gedreht, daß die Resonatoren durch das Magnetfeld zwischen den beiden Magnetpolen auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt werden.A YIG bandpass filter is for example from the document US 5,294,899 known. The tunable YIG bandpass filter includes a fixed magnetic pole, a rotatable magnetic pole spaced therefrom, an electromagnet for changing the magnetic field between the poles, and a plurality of resonators (in this case YIG elements) coupled together and in the magnetic field between the poles are arranged. The number of ferrimagnetic resonators is three or more, each with an input and output resonator and at least one intermediate resonator. The rotatable magnetic pole is rotated so that the resonators are tuned by the magnetic field between the two magnetic poles to the same resonant frequency.

Nachteilig an dem aus der oben genannten Druckschrift bekannten YIG-Bandpaßfilter ist dabei insbesondere, daß keine Vorrichtungen oder Maßnahmen zur Kompensation von während des Betriebes des Filters auftretenden Temperatureffekten insbesondere durch die Veränderung des Polabstandes und die dadurch auftretende Verschiebung der Resonanzfrequenz vorgesehen sind. In der Folge treten unerwünschte Veränderungen in der Filtercharakteristik auf.adversely on the known from the above-mentioned document YIG bandpass filter is in particular, that no Devices or measures to compensate for during the operation of the filter occurring temperature effects in particular through the change the pole distance and the resulting shift of the resonance frequency are provided. As a result, undesirable changes in the filter characteristic occur on.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine Vorrichtung zur Kompensation temperaturbedingter Änderungen des Magnetfeldes durch Ausdehnung der Magnetkomponenten des Mikrowellen-Filters oder Mikrowellen-Oszillator zu schaffen.task It is therefore an object of the present invention to provide a device for Compensation of temperature-induced changes in the magnetic field by Extension of the magnetic components of the microwave filter or microwave oscillator to accomplish.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The The object is solved by the features of claim 1.

Die Vorrichtung umfaßt dabei zusätzliche Magnetspulen, welche ein zusätzliches Magnetfeld erzeugen. Dadurch ist eine einfache, stufenlos einstellbare Anpassung des Gesamtfeldes an verschiedene Temperaturverhältnisse und eine Temperaturkompensation möglich.The Device includes while additional magnetic coils, which an additional Generate magnetic field. This is a simple, infinitely adjustable Adaptation of the total field to different temperature conditions and a temperature compensation possible.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the device according to the invention are in the Subclaims specified.

Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:in the The following is a preferred embodiment with reference to the drawing of the invention shown by way of example and in the following Description closer explained. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Mikrowellen-Bandpaßfilters gemäß dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic representation of an embodiment of a microwave bandpass filter according to the prior art,

2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Mikrowellen-Bandpaßfilters, und 2 a schematic representation of an embodiment of an inventively designed microwave bandpass filter, and

3 eine schematische, perspektivische Darstellung der zusätzlichen Magnetspulen gemäß 2. 3 a schematic perspective view of the additional magnetic coils according to 2 ,

1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Mikrowellen-Bandpaßfilters 1 gemäß dem Stand der Technik. Derartige Mikrowellen-Bandpaßfilter 1 weisen einen großen Durchstimmbereich von ca. 5 Oktaven auf und werden beispielsweise in der Meßtechnik zur Spiegelfrequenzselektion in Spektrumanalysatoren verwendet. Als Resonatoren werden ferrimagnetische Elemente verwendet, deren Resonanzfrequenz durch ein äußeres Magnetfeld B0 bestimmt ist. 1 shows in a highly schematic representation of an embodiment of a microwave bandpass filter 1 according to the prior art. Such microwave bandpass filter 1 have a large tuning range of about 5 octaves and are used for example in the measurement technique for image frequency selection in spectrum analyzers. As resonators ferrimagnetic elements are used whose resonant frequency is determined by an external magnetic field B 0 .

Das Mikrowellen-Bandpaßfilter 1 weist dabei zwei Magnetjöcher 2 auf, die mit Magnetpolen 3 versehen sind. Hauptspulen 4 erzeugen das Magnetfeld B0 zwischen den Magnetpolen 3.The microwave bandpass filter 1 has two magnet holes 2 on that with magnetic poles 3 are provided. main coils 4 generate the magnetic field B 0 between the magnetic poles 3 ,

Um ein Magnetfeld erzeugen zu können, müssen die Magnetjöcher 2 aus einem metallischen Material hergestellt sein. Dies führt jedoch dazu, daß sich das Material während des Betriebs des Filters 1 erwärmt und dadurch eine Veränderung des Abstandes der Magnetpole 3 zueinander eintritt, welche in einer unerwünschten Verschiebung der Resonanzfrequenz des Filters 1 und dadurch zu einer Verfälschung der Filtercharakteristik resultiert.In order to generate a magnetic field, the magnet holes must 2 be made of a metallic material. However, this will cause the material to move during operation of the filter 1 heats up and thereby changing the distance of the magnetic poles 3 to each other, which in an undesirable shift of the resonant frequency of the filter 1 and thereby results in a distortion of the filter characteristic.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die durch die Temperatur bedingten Verstimmungen des Filters 1 auf nichtmechanischem Weg zu kompensieren.According to the invention, therefore, provided by the temperature-related moods of the filter 1 compensate in a nonmechanical way.

Dies erfolgt durch die Messung der Temperatur in Polnähe und die anschließende Regelung des resultierenden Gesamt-Magnetfeldes B0 + BT mit Hilfe eines zusätzlichen Magnetfeldes BT, welches, wie in 2 dargestellt, durch Hilfsspulen 5 erzeugt wird, wobei diese vorzugsweise auf die Magnetpole 3 gewickelt sind. Das zweite Magnetfeld BT ist vorzugsweise durch eine separate Ansteuerschaltung ansteuerbar und dadurch gesondert und unabhängig von dem durch die Magnetspulen 4 erzeugten Magnetfeld B0 einstellbar.This is done by measuring the temperature near the pole and the subsequent regulation of the resulting total magnetic field B 0 + B T by means of an additional magnetic field B T , which, as in 2 represented by auxiliary coils 5 is generated, these preferably on the magnetic poles 3 are wound. The second magnetic field B T is preferably controlled by a separate drive circuit and thereby separately and independently of that by the magnetic coils 4 generated magnetic field B 0 adjustable.

Das zusätzliche Magnetfeld BT ist dabei in die gleiche Richtung wie das ursprüngliche Magnetfeld B0 gerichtet und wirkt somit additiv. Die Magnetspulen 4 und 5 können auch in Serie geschaltet sein, um die für die Kompensation nötige Stromstärke zu reduzieren.The additional magnetic field B T is directed in the same direction as the original magnetic field B 0 and thus acts additive. The magnetic coils 4 and 5 can also be connected in series to reduce the current required for compensation.

3 zeigt die Magnetpole 3 mit im Ausführungsbeispiel vier zwischen den Magnetpolen 3 angeordneten ferrimagnetischen Resonatoren 6, um die Gesamtsituation zu verdeutlichen. Die Hilfsmagnetspulen 5 sind dabei durch Überleitungen 7 miteinander verbunden. Die Temperaturmessung kann über einen Temperaturfühler 8 erfolgen, welcher direkt an einem der Magnetpole 3 angebracht ist. 3 shows the magnetic poles 3 with in the embodiment four between the magnetic poles 3 arranged ferrimagnetic resonators 6 to clarify the overall situation. The auxiliary solenoid coils 5 are doing so through transitions 7 connected with each other. The temperature measurement can be done via a temperature sensor 8th take place, which directly on one of the magnetic poles 3 is appropriate.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt und für beliebig ausgestaltete Mikrowellen-Bandpaßfilter 1 geeignet. Die einzelnen Merkmale sind dabei beliebig miteinander kombinierbar.The invention is not limited to the illustrated embodiment and for any configured microwave bandpass filter 1 suitable. The individual features can be combined with each other as desired.

Claims (7)

Vorrichtung zur Temperaturkompensation für einen Mikrowellen-Bandpaßfilter (1) oder Mikrowellen-Oszillator, wobei das Mikrowellen-Bandpaßfilter (1) bzw. der Mikrowellen-Oszillator mehrere ferrimagnetische Elemente (6), die einem ersten Magnetfeld (B0) ausgesetzt sind, sowie Magnetpole (3) und zumindest eine Hauptspule (4) zur Erzeugung des ersten Magnetfeldes (B0) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine zusätzliche Hilfsspule (5) ein weiteres Magnetfeld (BT) erzeugbar ist, das dem ersten Magnetfeld (B0) überlagert ist.Temperature compensation device for a microwave bandpass filter ( 1 ) or microwave oscillator, wherein the microwave bandpass filter ( 1 ) or the microwave oscillator several ferrimagnetic elements ( 6 ), which are exposed to a first magnetic field (B 0 ), and magnetic poles ( 3 ) and at least one main coil ( 4 ) for generating the first magnetic field (B 0 ), characterized in that by at least one additional auxiliary coil ( 5 ), a further magnetic field (B T ) is generated, which is superimposed on the first magnetic field (B 0 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspulen (4) und die Hilfsspulen (5) separat ansteuerbar sind.Device according to claim 1, characterized in that the main coils ( 4 ) and the auxiliary coils ( 5 ) are separately controllable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Hilfsspulen (5) auf die Magnetpole (3) gewickelt sind.Device according to Claim 1, characterized in that the additional auxiliary coils ( 5 ) on the magnetic poles ( 3 ) are wound. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Hilfsspulen (5) zu den Hauptspulen (4), welche das erste Magnetfeld (B0) erzeugen, in Serie geschaltet sind.Apparatus according to claim 1 or 3, characterized in that the additional auxiliary coils ( 5 ) to the main coils ( 4 ), which generate the first magnetic field (B 0 ), are connected in series. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld (B0) der Hauptspule (4) und das Magnetfeld (BT) der Hilfsspule (5) additiv überlagert sind.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the magnetic field (B 0 ) of the main coil ( 4 ) and the magnetic field (B T ) of the auxiliary coil ( 5 ) are superimposed additively. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem der Magnetpole (3) ein Temperaturfühler (8) vorgesehen ist und daß der die zumindest eine Hilfsspule (5) durchfließende Strom in Abhängigkeit von der von dem Temperaturfühler (8) gemessenen Temperatur geregelt wird.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that on at least one of the magnetic poles ( 3 ) a temperature sensor ( 8th ) is provided and that the at least one auxiliary coil ( 5 ) flowing current as a function of that of the temperature sensor ( 8th ) measured temperature is controlled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Hilfsspulen (5) durch Überleitungen (7) miteinander gekoppelt sind.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the additional auxiliary coils ( 5 ) through transfers ( 7 ) are coupled together.
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